dumaiПредок всех клеток с ядром, вероятно, добывал энергию с кислородом и без него
Умеренные доказательства
Кратко
Учёные сравнили митохондрии — энергетические станции клеток — у восьми организмов и нашли 8 619 белков, объединённых в 3 199 семейств. У общего предка всех современных клеток с ядром, вероятно, была сложная митохондрия, работавшая и с кислородом, и без него; 33 семейства белков встречаются у возбудителей, но отсутствуют у человека.
Зачем это знать?
Сравнение подсказывает, какие особенности энергетики клеток появились очень рано, и помогает искать мишени для будущих лекарств против инфекций, вызванных простейшими. Такие мишени пока не проверены экспериментально на безопасность и эффективность.
Разбор
Учёные начали с митохондрий, которые удалось подтвердить экспериментально, а не только предсказать по генам. Они сравнили наборы белков этих органелл у восьми организмов, объединили похожие белки в семейства и затем обучили модель на языке белков — алгоритм, который распознаёт закономерности в последовательностях аминокислот. С её помощью исследователи оценили состав митохондрий примерно у 200 эукариот, то есть организмов с клетками, где есть ядро.
Такой подход нужен потому, что митохондрии сильно изменились за время эволюции: у одних организмов они сохраняют сложный набор функций, а у других стали очень маленькими и, возможно, движутся к полной утрате. Сравнение позволило проследить, какие семейства белков расширялись только в отдельных ветвях, а какие постепенно исчезали. Особенно примечательно, что 43% найденных семейств нельзя описать с помощью Pfam — базы известных участков белков. Это показывает, насколько много в митохондриях ещё плохо изученных компонентов.
Затем учёные восстановили вероятный набор белков митохондрии у последнего общего предка всех современных эукариот. По этой реконструкции, древняя органелла была не упрощённой заготовкой, а уже сложной системой, способной переключаться между получением энергии с участием кислорода и без него. Такой вывод связывает нынешнее разнообразие митохондрий с очень ранним этапом их истории, примерно через два миллиарда лет после их происхождения из бактерии, поселившейся внутри другой клетки.
Ключевые цифры
Можно ли доверять
Это рецензируемая работа в журнале Cell, а исходные наборы белков подтверждали экспериментально. Но реконструкции для примерно 200 организмов и древнего предка частично опираются на модель и сравнение последовательностей, поэтому их стоит воспринимать как обоснованные эволюционные оценки, а не как прямое наблюдение.
- Потенциальные мишени для лекарств пока не подтверждены экспериментально как безопасные и эффективные.
- Реконструкция митохондрии общего предка и прогнозы для примерно 200 эукариот основаны на сравнительном анализе и вычислительной классификации.
- Экспериментально митохондриальные протеомы были определены только у восьми организмов.
Пересказано ИИ по научной статье. Это научпоп, а не совет врача. Как это устроено